JPWO2019107296A1 - 空気入りタイヤ、タイヤ摩耗情報取得システム、及び空気入りタイヤの摩耗情報取得方法 - Google Patents

空気入りタイヤ、タイヤ摩耗情報取得システム、及び空気入りタイヤの摩耗情報取得方法 Download PDF

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Abstract

精度の高い摩耗情報を取得するために、空気入りタイヤのトレッド部は、トレッドゴムの摩耗ともに摩耗することで磁束密度または磁界強度が低下する柱状の摩耗計測用磁石と、前記トレッドゴムの摩耗に伴って摩耗することがない位置に設けられた柱状の参照用磁石と、を備える。前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド部が地面と接するトレッド表面の側から、前記空気入りタイヤのタイヤ空洞領域の側に向かって延びるように延在し、前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端は、前記摩耗計測用磁石の前記トレッド表面側の端に比べて前記トレッド表面から遠い位置にある。

Description

本発明は、トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤ、トレッド部の摩耗情報を取得するタイヤ摩耗情報取得システム、トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤの摩耗情報取得方法に関する。
従来より、空気入りタイヤのトレッド部の摩耗を管理する際に、運転者または車両の運行管理者は、トレッドパターンの溝の深さ、あるいは、空気入りタイヤに設けたスリップサインの出現を目視でチェックしてタイヤの摩耗状態を点検する。空気入りタイヤは、トレッドゴムが摩耗限度に達したときには、新品の空気入りタイヤに交換される。空気入りタイヤの摩耗状態を目視でチェックすることは、運転者等が、点検を怠ったり、チェック方法を誤ったりした場合には、空気入りタイヤが摩耗限度に達しても放置することになり、好ましくない。
これに対して、空気入りタイヤのトレッドゴムの摩耗情報を運転者等の視認によらず、摩耗限度を越えて進行したか否かを判定するための摩耗測定方法が開示されている(引用文献1)。
摩耗測定方法は、空気入りタイヤのトレッド部の溝部もしくは内部に配設した磁性体の、摩耗による形状の変化を検知して、トレッド部の摩耗の度合を特定する。例えば、磁性体の形状の変化の検知は、硬質磁性材料よりなる磁性体により形成される磁場の強さ(磁束密度または磁界強度)を磁気センサで測定することにより行われる。
特開2003−214808号公報
上記方法で測定した磁場(磁束密度または磁界強度)には、磁性体の経時変化あるいは熱劣化等の使用に伴う磁場の強さ(磁束密度または磁界強度)の変化が含まれているので、トレッド部の摩耗の度合を、測定した磁場の強さ(磁束密度または磁界強度)の変化から、精度良く得ることはできなかった。
特に、空気入りタイヤのトレッドゴムは、空気入りタイヤの転動によって発熱して、高温になるので、磁性体の磁場(磁束密度または磁界強度)の低下は避けられない。
そこで、本発明は、磁石の磁束密度または磁界強度の測定した情報からトレッド部の摩耗情報を取得することができる磁石を備えた空気入りタイヤであって、空気入りタイヤのトレッドゴムの発熱に起因する磁石の磁束密度または磁界強度の低下、及び経時変化に起因する磁石の磁束密度または磁界強度の低下の影響を受けることなく、精度の高い摩耗情報を取得することができる空気入りタイヤ、精度の高い摩耗情報を取得することができるタイヤ摩耗情報取得システム、精度の高いトレッド部の摩耗情報を取得することができる空気入りタイヤの摩耗情報取得方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤである。当該空気入りタイヤは、
前記トレッド部は、前記トレッド部のトレッドゴムの摩耗ともに摩耗することで磁束密度または磁界強度が低下する柱状の摩耗計測用磁石と、前記トレッドゴムの摩耗に伴って摩耗することがない位置に設けられた柱状の参照用磁石と、を備える。
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド部が地面と接するトレッド表面の側から、前記空気入りタイヤのタイヤ空洞領域の側に向かって延びるように延在し、
前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端は、前記摩耗計測用磁石の前記トレッド表面側の端に比べて前記トレッド表面から遠い位置にある。
前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度を検知する摩耗計測用磁気センサと、前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度を検知する参照用磁気センサを備える、ことが好ましい。
この場合、前記摩耗計測用磁気センサ及び前記参照用磁気センサは、前記タイヤ空洞領域に面するタイヤ内表面から、前記タイヤ空洞領域内に突出した非磁性材料で構成された突出部上に設けられていることが好ましい。
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド表面の側から、前記タイヤ空洞領域の側に向かって延びるが、前記空気入りタイヤのカーカスプライに至る前で終端し、
前記摩耗計測用磁気センサ及び前記参照用磁気センサは、前記タイヤ空洞領域に面する前記空気入りタイヤの内表面に固定されて設けられている、ことも好ましい。
前記摩耗計測用磁石と前記参照用磁石は、タイヤ周方向の異なる位置で、タイヤ幅方向の同じ位置に設けられる、ことが好ましい。
前記摩耗計測用磁石と前記参照用磁石との間のタイヤ周方向に沿った離間距離Wは、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石の延在方向のそれぞれの長さのうち長い方の長さLの2倍より大きい、ことが好ましい。
前記空気入りタイヤの新品時の未摩耗のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら前記トレッドゴムが摩耗するときに、前記空気入りタイヤに設けられたウェアインジケータが露出を開始するトレッド表面のプロファイルラインである摩耗限界曲線に前記トレッド表面が達しても、前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端が前記トレッド表面に露出しないように、前記参照用磁石は配置されている、ことが好ましい。
前記トレッド部には、タイヤ周方向に延びる周方向主溝が設けられ、
前記空気入りタイヤの新品時の未摩耗のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら、前記周方向主溝の溝深さが、新品時の未摩耗における前記周方向主溝の溝深さの50%の深さになるまで前記トレッド表面が摩耗する時のトレッド表面のプロファイルラインである摩耗限界曲線に前記トレッド表面が達しても、前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端が前記トレッド表面に露出しないように、前記参照用磁石は配置されている、ことが好ましい。
前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端から前記トレッド表面までの部分には、前記トレッドゴムと同じゴム材料で構成されている、ことが好ましい。
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれは、前記空気入りタイヤのベルト層のタイヤ幅方向外側を通過して前記空洞領域の側に延びている、ことが好ましい。
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッドゴムと同じゴム材料に磁石の粉末を含ませた構成のボンド磁石である、ことが好ましい。
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石それぞれの最大直径をDとし、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石それぞれの延在する長さをLとしたとき、比L/Dは、3〜15である、ことが好ましい。
前記トレッド部は、前記トレッド部のパターンエンドからタイヤ幅方向内側に延びる複数のショルダーラグ溝がタイヤ周方向に離間して設けられ、
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、タイヤ周方向において前記ショルダーラグ溝の1つを少なくとも挟んで設けられ、
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれにタイヤ周方向に隣接する2つのショルダーラグ溝の間の距離をY0としたとき、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれは、前記隣接する2つのショルダーラグ溝のそれぞれから、前記距離Y0の0.3倍〜0.7倍離れた位置に設けられる、ことが好ましい。
本発明の他の一態様は、タイヤ摩耗情報取得システムである。当該タイヤ摩耗情報取得システムは、
前記空気入りタイヤと、
前記摩耗計測用磁気センサの検知信号と前記参照用磁気センサの検知信号から前記トレッドの摩耗情報を取得する取得装置と、を備える。
前記摩耗計測用磁気センサの検知信号は、前記摩耗計測用磁石の摩耗、経時劣化及び熱劣化に起因した前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下を含む第1情報を含み、
前記参照用磁気センサの検知信号は、前記参照用磁石の経時劣化及び熱劣化に起因した前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度の低下を含む第2情報を含む。
前記取得装置は、前記第1情報と前記第2情報を用いて、前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下から前記摩耗計測用磁石の経時劣化及び熱劣化に起因した前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下を除去して、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出することにより、前記トレッドゴムの摩耗情報を取得する。
前記取得装置は、前記摩耗計測用磁気センサの検知信号を、前記参照用磁気センサの検知信号に定数を用いて四則演算を行った演算結果で割り算することにより、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出する、ことが好ましい。
本発明の他の一態様は、トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤの製造方法である。当該製造方法は、
前記磁石を前記トレッド部のトレッドゴムに埋め込むための磁石装着用孔が前記トレッドゴムに形成されるようにピンが突出したタイヤ金型を用いて、生タイヤを加硫してタイヤを作製するステップと、
作製した前記タイヤの前記磁石装着用孔に、摩耗計測用磁石及び参照用磁石のそれぞれを装着するステップと、を備える。
前記参照用磁石を前記磁石装着用孔に装着するステップでは、前記参照用磁石の端にゴム材料の部材が装着された組み合わせ体を、前記磁石装着用孔に装着する、ことが好ましい。
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石を前記磁石装着用孔に装着するステップでは、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれと、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれの外周を覆うカバー部材と、を一体化した組み合わせ体を、前記磁石装着用孔に装着し、前記磁石装着用孔内では前記カバー部材が、前記磁石装着用孔の内壁と接触する、ことが好ましい。
前記カバー部材は、前記トレッドゴムと同じ摩耗特性を有するゴム材料あるいは樹脂材料であることが好ましい。
本発明の他の一態様は、トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤの摩耗情報取得方法である。
前記トレッド部は、前記トレッド部のトレッドゴムの摩耗ともに摩耗することで磁束密度または磁界強度が低下する柱状の摩耗計測用磁石と、前記トレッドゴムの摩耗に伴って摩耗することがない位置に設けられた柱状の参照用磁石と、を備え、
前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド部が地面と接するトレッド表面の側から、前記空気入りタイヤのタイヤ空洞領域の側に向かって延びるように延在し、
前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端は、前記摩耗計測用磁石の前記トレッド表面側の端に比べて前記トレッド表面から遠い位置にある。
このとき、当該空気入りタイヤの摩耗情報取得方法は、
前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度と前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度を継続的にあるいは断続的に計測するステップと、
前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度の情報を参照することにより、前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の情報から、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出して、前記トレッドゴムの摩耗情報を取得するステップと、を有する。
前記トレッドゴムの摩耗情報を取得するステップは、前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の情報を、前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度の情報に定数を用いて四則演算を行った演算結果で割り算することにより、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出する、ことが好ましい。
上述の空気入りタイヤ、タイヤ摩耗情報取得システム、及び空気入りタイヤの摩耗情報取得方法によれば、空気入りタイヤのトレッドゴムの発熱に起因する磁石の磁束密度または磁界強度の低下、及び経時変化に起因する磁石の磁束密度または磁界強度の低下の影響を受けることなく、精度の高い摩耗情報を取得することができる。
一実施形態の空気入りタイヤのプロファイル断面図である。 (a)〜(c)は、一実施形態のタイヤTに設けられる摩耗計測用磁石及び参照用磁石を説明する図である。 (a),(b)は、一実施形態の摩耗計測用磁石及び参照磁石の配置例を説明する図である。 (a)〜(c)は、一実施形態の摩耗計測用磁石及び参照磁石の配置例を説明する図である。 一実施形態における磁気センサの他の配置の例を示す図である。 (a)は、一実施形態の摩耗計測用磁石と参照用磁石の磁束密度の低下を模式的に示す図であり、(b)は、摩耗に起因した摩耗計測用磁石の、参照用磁石に対する磁束密度比の変化の例を模式的に示す図である。 一実施形態のタイヤの製造方法の一例を説明する図である。 (a)〜(h)は、一実施形態における摩耗計測用磁石の形態を説明する図である。
以下、実施形態の空気入りタイヤ、タイヤ摩耗情報取得システム、及び空気入りタイヤの摩耗情報取得方法について詳細に説明する。
本明細書においてタイヤ幅方向とは、空気入りタイヤの回転中心軸方向をいい、タイヤ周方向とは、タイヤ回転中心軸を中心にタイヤを回転させたときにできるトレッド表面の回転方向をいう。タイヤ径方向とは、タイヤ回転中心軸から放射状に向く方向をいう。タイヤ径方向外側とは、タイヤ回転中心軸から遠ざかる側をいい、タイヤ径方向内側とは、タイヤ回転中心軸に近づく側をいう。
図1は、一実施形態の空気入りタイヤ(以降、単にタイヤという)Tのプロファイル断面図である。図1に示すようにタイヤTは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、トレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2,2と、これらサイドウォール部2,2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3,3とを備えている。
一対のビード部3,3間にはカーカスプライ4が装架されている。このカーカスプライ4は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。カーカスプライ4の補強コードは、例えばスチールから成り、補強コードの直径は、例えば0.5〜1.5mmであり、補強コードの打ち込み本数は、例えば15〜25(本/50mm)である。ビードコア5の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー6が配置されている。
一方、トレッド部1におけるカーカスプライ4のタイヤ径方向外側には複数層のベルト層7が埋設されている。これらベルト層7はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層7において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°〜60°の範囲に設定されている。ベルト層7の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。
このようなタイヤTは、トレッド部1の摩耗情報を取得するための磁石を備える。図2(a)〜(c)は、一実施形態のタイヤTに設けられる摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12を説明する図である。
タイヤTは、トレッド部1のトレッドゴムの摩耗状態を磁束密度または磁界強度の変化で知ることができる摩耗計測用磁石10と、摩耗計測用磁石10における、経時変化及び発熱による磁束密度または磁界強度の低下を補償するための参照用磁石12と、を備える。さらに、タイヤTは、摩耗計測用磁石及び参照用磁石の磁束密度または磁界強度を検知する磁気センサ20,22を備える。この磁気センサ20,22の検知信号は、有線あるいは無線で、摩耗情報を取得する取得装置30に送信される。これにより、取得装置30は、タイヤTのトレッドゴムの摩耗状態を知ることができる。以下、タイヤTについて詳細に説明する。
(摩耗計測用磁石、参照用磁石)
トレッド部1には、摩耗計測用磁石10(図1参照)及び参照用磁石12(図2(c)参照)が設けられている。摩耗計測用磁石10(図1参照)及び参照用磁石12は、トレッド部1が地面と接するトレッド表面の側から、タイヤTのタイヤ空洞領域8の側に向かって延びるように延在する。タイヤ空洞領域8は、タイヤTをホイールに装着した時、タイヤTとホイールとで区画された、空気を充填する空間領域をいう。
摩耗計測用磁石10は、トレッド部1のトレッドゴムの摩耗ともに摩耗することで磁束密度または磁界強度が低下する柱状の磁石である。図1に示す実施形態では、摩耗計測用磁石10は、新品時、トレッドゴムのトレッド表面と面一に露出しているので、トレッドゴムの摩耗に伴って摩耗する。摩耗計測用磁石10は、トレッド表面の側から、タイヤ空洞領域8の側に向かって延びるが、カーカスプライ4に至る前で終端する。
参照用磁石12は、図2(c)に示すように、トレッド部1のトレッドゴムの摩耗に伴って摩耗することがない位置に設けられた柱状の磁石である。参照用磁石12は、トレッド表面の側から、タイヤ空洞領域8の側に向かって延びるが、カーカスプライ4に至る前で終端する。図2(c)に示す実施形態の参照用磁石12は、摩耗したトレッドゴムのトレッド表面が摩耗限界線Cに到達しても、依然として露出しないような位置に設けられている。摩耗限界線Cとは、例えば、トレッドパターンの溝に設けられたウェアインジケータが、新品時のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら摩耗するときに露出を開始するトレッド表面のプロファイルラインをいう。あるいは、摩耗境界線Cは、スタッドレスタイヤの場合、新品時のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら摩耗するときにトレッドパターンの溝深さ、例えば、タイヤ周方向に延びる周方向主溝40(図1参照)の溝深さに対して50%の深さになるまで摩耗した時のトレッド表面のプロファイルラインをいう。したがって、新品時の未摩耗のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながらトレッドゴムが摩耗するときに、タイヤTに設けられたウェアインジケータが露出を開始するトレッド表面のプロファイルラインである摩耗限界曲線Cにトレッド表面が達しても、参照用磁石12のトレッド表面側の端がトレッド表面に露出しないように、参照用磁石12は配置されていることが好ましい。また、タイヤTがスタッドレスタイヤの場合、タイヤTの新品時の未摩耗のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら、周方向主溝40の溝深さが、新品時の未摩耗における周方向主溝40の溝深さの50%の深さになるまでトレッド表面が摩耗する時のトレッド表面のプロファイルラインである摩耗限界曲線Cにトレッド表面が達しても、参照用磁石12のトレッド表面側の端がトレッド表面に露出しないように、参照用磁石12は配置されている、ことも好ましい。
参照用磁石12は、図2(c)に示すように、トレッド表面に露出していない。このトレッド表面側の端からトレッド表面までの部分は、ゴムが設けられている。このゴムは、トレッド部1を構成するトレッドゴムと同じゴム材料で構成されることが、トレッドゴムの変形が参照用磁石12のないタイヤ周上の他の部分の変形と略同じになるようにする点から好ましい。
摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の形状を一方向に延在した柱状にすることにより、パーミアンス係数が高くなり、経時変化及び熱劣化による磁束密度または磁界強度の低下を抑えることができる。
したがって、参照用磁石12のトレッド表面側の端は、摩耗計測用磁石10のトレッド表面側の端に比べてトレッド表面から遠い位置にある。図2(b)に示すように、摩耗計測用磁石10は、新品時のトレッド部1のトレッド表面に露出する形態であるが、新品時トレッド表面に露出せず、ある程度の摩耗が進行した時点からトレッド表面に露出するような形態であってもよい。
摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12は、ベルト層7の端部のタイヤ幅方向外側を通過して、タイヤ空洞領域10aの側のカーカスプライ4の近くまで延びるように構成されている。このように、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12がベルト層7の端部の外側を通過するように構成するのは、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁場がベルト層7によって遮蔽されることを抑制するためである。
図2(a)に示すように、摩耗計測用磁石10と参照用磁石12は、タイヤ周方向の異なる位置に設けられる。図2(b)に示す摩耗計測用磁石10は、図2(a)に示すタイヤ周上の位置Aに設けられ、参照用磁石12は、図2(a)に示すタイヤ周上の位置Bに設けられる。
摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12は、例えば、ボンド磁石である。ボンド磁石は、ネオジム磁石やフェライト磁石などの磁石を砕いた微粒子をゴムあるいはプラスチックに練り込んだ柔軟性のある磁石である。摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12にボンド磁石を用いることが、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12がない、トレッド部1の他の部分と同様のトレッドゴムの変形を可能にする点から好ましい。一実施形態によれば、特に、摩耗計測用磁石10と参照用磁石12に用いるゴム材料はトレッド部1のトレッドゴムと同じゴム材量であることが、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12がない、トレッド部1の他の部分と同様の変形を可能にする点から好ましい。また、摩耗計測用磁石10と参照用磁石12に用いるゴム材料は同じであることが、経時変化及び発熱による磁束密度または磁界強度の低下を同じようにする点から好ましい。
また、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の断面形状は、四角形、円形、楕円形等の形状に限定されないが、一実施形態によれば、この断面形状及び断面積は、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の間で同じであることが好ましい。これにより、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の経時変化及び発熱による減磁特性を同程度に揃えることができる。
なお、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の断面形状及び断面積は、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の延在方向に沿って一定であっても、変化してもよい。
図3(a),(b)は、一実施形態の摩耗計測用磁石10、参照磁石12の配置例を説明する図である。図3(a)に示すように、ベルト層7の端部の一部が切り欠かれた部分を、摩耗計測用磁石10、参照磁石12が通過して、タイヤ空洞領域10aの側のカーカスプライ4の近くまで延びるように構成することができる。
また、図3(b)に示すように、摩耗計測用磁石10、参照磁石12が、ベルト層7で分断されてもよい。分断されても、ベルト層7は、スチールコードを含んでいるので、磁気を通過させることができ、摩耗計測用磁石10及び参照磁石12の機能を果たす。
図4(a)〜(c)は、一実施形態の摩耗計測用磁石10、参照磁石12の配置例を説明する図である。
図4(a)に示すトレッド部1は、トレッド部1には、タイヤ周方向に延びる周方向主溝40と、トレッド部1のショルダー領域に設けられ、パターンエンドからタイヤ幅方向内側に延びるショルダーラグ溝42と、を備える。ショルダーラグ溝42は、タイヤ周方向に離間して複数設けられる。
このようなトレッドパターンにおいて、摩耗計測用磁石10及び参照磁石12は、ショルダーラグ溝42の設けられるショルダー領域に設けられる。
この場合、図4(b)に示す一実施形態のように、摩耗計測用磁石10と参照磁石12は、ショルダーラグ溝42をタイヤ周方向に挟むように設けられる。図4(b)では、摩耗計測用磁石10と参照磁石12は、1つのショルダーラグ溝42をタイヤ周方向に挟むように設けられているが、一実施形態によれば、摩耗計測用磁石10及び参照磁石12のそれぞれは、2つ以上のショルダーラグ溝42をタイヤ周方向に挟むように設けられてもよい。
摩耗計測用磁石10と参照用磁石12との間のタイヤ周方向に沿った離間距離Wは、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の延在方向のそれぞれの長さのうち長い方の長さLの2倍より大きいことが好ましい。上述の実施形態の場合、いずれも摩耗計測用磁石10の延在方向の長さが、参照用磁石12の延在方向の長さよりも長いので、長さLは、摩耗計測用磁石10の延在方向の長さである。このように離間距離Wを長さLの2倍より大きくすることにより、摩耗計測用磁石10と参照用磁石12の磁場が混在して磁束密度または磁界強度の計測結果が不正確になることを抑制することができる。
このとき、図4(c)に示すように、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12のそれぞれにタイヤ周方向に隣接する2つのショルダーラグ溝42,42間の距離をY0としたとき、摩耗計測用磁石10は、隣接する2つのショルダーラグ溝42,42のそれぞれから、距離Y0の0.3倍〜0.7倍離れた位置に設けられる。すなわち、ショルダーラグ溝42の端から、摩耗計測用磁石10の中心位置までの距離Y1は、距離Y0の0.3倍〜0.7倍である。参照用磁石12も、摩耗計測用磁石10の配置位置と同じように配置される。すなわち、ショルダーラグ溝42の端から、参照用磁石12の中心位置までの距離は、距離Y0の0.3倍〜0.7倍である。このような配置により、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度または磁界強度の低下の情報から得られるトレッドゴムの摩耗情報は、ショルダーラグ溝42の近傍のトレッドゴムにおいて生じ易い、摩耗量が局部的に増大する偏摩耗やチッピング(欠け)の影響を受け難くすることができる。
特に、ショルダーラグ溝42の端から、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の距離の、距離Y0に対する比は、同じである(比の差が0.1以下である)ことが好ましい。
摩耗計測用磁石10と参照用磁石12は、タイヤ周方向の異なる位置で、タイヤ幅方向の同じ位置に設けられることが好ましい。これにより、摩耗計測用磁石10と参照用磁石12が受けるトレッドゴムによる発熱による熱劣化を同程度にすることができるので、摩耗計測用磁石10の磁束密度または磁界強度の低下からトレッドゴムの摩耗情報を取得するとき、参照用磁石12の磁束密度または磁界強度の低下を参照情報として有効に活用することができる。
摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12それぞれの最大直径をD(図4(b)参照)とし、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12それぞれの延在する長さをL(図4(b)参照)としたとき、比L/Dは、3〜15であることが好ましい。比L/Dが3より小さいと、磁束密度または磁界強度は低下し易くなる。比L/Dを大きくすると、タイヤTのトレッド部1の厚さの制限から長さLは制限される。このため、比L/Dを必要以上大きくする場合、最大直径Dを小さくする必要が生じるが、最大直径Dを小さくすると磁束密度または磁界強度が小さくなり、磁気センサ20,22の計測精度が低下する。この点から比L/Dは15以下である。ここで、最大直径とは、断面が非円形の場合、この非円形の断面形状を、断面積が等しい円形状に置き換えた時の円形状の直径、すなわち等価直径をいう。最大直径Dは、例えば1〜10mmである。長さLは、例えば2〜8mmである。
(磁気センサ)
磁気センサ20(図1、図2(b)参照)は、摩耗計測用磁石10の磁束密度または磁界強度を検知するセンサである。本実施形態の磁気センサ20,22は、タイヤTに装着されるが、別の一実施形態では、タイヤTに装着されなくてもよい。磁気センサ22(図2(c)参照)は、参照用磁石12の磁束密度または磁界強度を検知するセンサである。磁気センサ20,22は、例えば、ホール効果を利用したホール素子、磁気抵抗効果素子、あるいは、磁気インピーダンス素子、GSR(GHz-Spin-Rotation)センサ素子、磁歪センサ素子等を用いることができる。特に、磁束密度または磁界強度を精度よく検知することができるホール素子を用いることが好ましい。磁気センサは、例えば基板上に設けられ、基板がタイヤTに固定される。この場合、基板上に磁気センサ20,22の駆動電源(バッテリ)を設けることができる。磁気センサ20,22の駆動電源は、必ずしも基板に設けられなくてもよく、磁気センサ20,22の近傍に設けられてもよいし、タイヤTの外部に設けられてもよい。
磁気センサ20,22は、図2(b),(c)に示す実施形態では、タイヤ空洞領域8に面するタイヤ内表面に固定される。磁気センサ20,22のタイヤ内表面への固定は、特に制限されないが、例えば、タイヤTの作製時にタイヤ内表面に装着した面ファスナを介して、タイヤ内表面に磁気センサ20,22を固定することができる。
別の一実施形態によれば、磁気センサ20,22は、タイヤ空洞領域に面するタイヤ内表面から、タイヤ空洞領域内に突出した非磁性材料(例えば、ゴム材料あるいは樹脂材料)で構成された突出部上に設けられることが好ましい。すなわち、磁気センサ20,22は、タイヤ内表面に固定した台座上に設けられる。磁気センサ20,22の配置位置近傍に金属部材等の磁性材料があることは、磁気センサ20,22の計測精度の点から好ましくない。このため、磁気センサ20,22をタイヤ内表面に配置する場合に、突出部(台座)を介して取り付けることで、スチールコードを用いたカーカスプライ4から離間させて計測精度を高めることができる。
図2(b),(c)に示すように、磁気センサ20は、摩耗計測用磁石10の近傍に設けられ、磁気センサ22は参照用磁石12の近傍に設けられる。摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12がタイヤ幅方向の同じ位置に設けられる場合、磁気センサ20,22も、タイヤ幅方向の互いに同じ位置に設けられることが好ましい。このとき、磁気センサ20,22は、摩耗計測用磁石10あるいは参照用磁石12のタイヤ周方向の同じ位置に設けられることが好ましい。
なお、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12のタイヤ径方向の内側端部と磁気センサ20,22の磁場を横切る可能性のあるタイヤTの金属部材はカーカスプライ4の補強コード以外には無い。上記金属部材の補強コードが磁束あるいは磁界を横切る場合でも、補強コードの直径は0.5〜1.5mmであり、補強コードの打ち込み本数が16〜25(本/50mm)である場合、磁気センサ20,22は、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度または磁界強度を支障なく検知することができる。
図5は、一実施形態における磁気センサ20の他の配置の例を示す図である。図5に示すように、磁気センサ20は、タイヤ内表面とは反対側のタイヤ外表面の、トレッド部1とサイドウォールの接続部分であるバットレス部9Aに設けることもできる。また、磁気センサ20は、タイヤTの内部に設けることができる。図5に点線で示されるように、サイドウォールを形成するサイドゴムとトレッド部1を形成するトレッドゴムとの境界面9Bに設けることもできる。磁気センサ22も、バットレス部9Aあるいは境界面9Bに設けることもできる。すなわち、磁気センサ20,22は、カーカスプライ4を境にして、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の配置される側に設けられることができる。カーカスプライ3にスチールコードを線材として用いた場合、磁束密度または磁界強度がスチールコードの影響を受け難くすることができる点から、磁気センサ20,22を、カーカスプライ4を境にして、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12と同じ側に設けることが好ましい。
(取得装置)
取得装置30は、磁気センサ20,22で検知した磁束密度または磁界強度の情報を示す検知信号を、有線あるいは無線を介して受信する。
磁気センサ20が受信した検知信号は、摩耗計測用磁石10の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下のほかに、熱劣化に起因した、あるいは経時変化に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を含む。一方、磁気センサ22が受信した検知信号は、参照用磁石12の熱劣化に起因した、あるいは経時変化に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を含む。したがって、タイヤTの使用時間の増大に伴ってトレッドゴムの摩耗量が増大する一方、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度または磁界強度は低下する。図6(a)は、一実施形態の摩耗計測用磁石10と参照用磁石12の磁束密度の低下を模式的に示す図である。図6(a)に示すように、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度の摩耗量の増大(使用時間の増大)に伴って低下する。磁界強度も磁束密度と同じように低下する。図6(a)中、符号10,12は、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度の変化を示すラインである。摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度のラインが異なるのは、各磁石の延在方向の長さが異なり、磁束密度が異なるからである。取得装置30は、このような磁気センサ20から検知信号として取得した磁束密度または磁界強度の情報を、磁気センサ22から検知信号として取得した磁束密度または磁界強度の情報を参照して、摩耗計測用磁石10の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出することができる。具体的には、取得装置30は、磁気センサ20から検知信号として取得した磁束密度または磁界強度の情報を、磁気センサ22から検知信号として取得した磁束密度または磁界強度の情報に所定の定数を用いて四則演算を行った演算結果で割り算することにより、摩耗計測用磁石10の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出する。
図6(b)は、摩耗に起因した摩耗計測用磁石10の、参照用磁石12に対する磁束密度比の変化の例を模式的に示す図である。図6(b)に示すように、参照用磁石10の磁束密度の変化がないのに対して摩耗計測用磁石10の磁化密度は変化していることが示されている。摩耗に起因した摩耗計測用磁石10の、参照用磁石12に対する磁界強度比も、上記磁束密度比と同様の変化を示す。したがって、摩耗計測用磁石10の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の変化は、摩耗計測用磁石10の磁化密度の変化を表している。したがって、取得装置30は、図6(b)に示すように、初期状態の磁束密度または磁界強度の低下分を求めることにより、予め定めた磁束密度または磁界強度の低下分とトレッドゴムの摩耗量の関係を表す対応テーブルを用いて、トレッドゴムの摩耗情報を取得する。
このように、タイヤTに設けられた摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12の磁束密度または磁界強度の情報を用いることにより、タイヤTのトレッドゴムの発熱に起因する磁石の磁束密度または磁界強度の低下、及び経時変化に起因する磁石の磁束密度または磁界強度の低下の影響を受けることなく、トレッドゴムの精度の高い摩耗情報を取得することができる。
したがって、タイヤTと取得装置30を備えたタイヤ摩耗情報取得システムでは、まず、摩耗計測用磁石10の磁束密度または磁界強度と参照用磁石12の磁束密度または磁界強度を継続的にあるいは断続的に計測する。計測した摩耗計測用磁石10の磁束密度または磁界強度の情報から、参照用磁石12の磁束密度または磁界強度の情報を参照することにより、摩耗計測用磁石10の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出して、トレッドゴムの摩耗情報を取得する。
以上の構成を備えるタイヤTは、以下の空気入りタイヤの製造方法で作製することができる。図7は、一実施形態のタイヤTの製造方法の例を説明する図である。
具体的には、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12をトレッド部1のトレッドゴムに埋め込むための2つの磁石装着用孔50がトレッドゴムに形成されるように図示されないピンが突出したタイヤ金型を用いて、生タイヤを加硫してタイヤを作製する。
作製したタイヤTの磁石装着用孔50に、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12のそれぞれを装着する。図7に示す摩耗計測用磁石10及び参照用磁石10は、磁石装着用孔50のそれぞれに圧入される。圧入の際、必要に応じて、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石10は、接着剤を用いて固定されてもよい。
なお、参照用磁石12の端には、トレッドゴム1と同じゴム材料の部材12Aが装着され、摩耗計測用磁石10と同じ形状になるように構成されている。
図7に示す摩耗計測用磁石10、及び参照磁石12と部材12Aの組み合わせ体の形状は、両端の断面に比べて、両端にはさまれた中間部分の断面が大きくなっている。この形状は、磁石装着用孔50の形状と対応するように構成されている。このような形状になっているので、圧入された摩耗計測用磁石10及び参照磁石12と部材12Aの組み合わせ体は、磁石装着用孔50から離脱し難くなっている。
図8(a)〜(h)は、他の一実施形態における摩耗計測用磁石10の形態を説明する図である。図8(e)〜(h)は、図8(a)〜(d)の断面図を示す。
摩耗計測用磁石10は、図8(a)〜(d)に示すように、種々の外形形状をした非磁性材料からなるカバー部材52に装着される。カバー部材52には、筒状の貫通孔が設けられ、摩耗計測用磁石10は、貫通孔内に接着剤等により固定される。非磁性材料は、例えば、トレッドゴム1と同等の摩耗性能を有するゴム材料あるいは樹脂材料が用いられることが好ましい。カバー部材52に装着された円筒状の摩耗計測用磁石10は、カバー部材52を介して、カバー部材52の外形形状に対応したトレッドゴム1に設けられた磁石装着用孔50内に装着される。カバー部材52は、カバー部材52の延在方向において部分的に断面が大きくなった断面拡大部を有する、あるいは、カバー部材52の延在方向において部分的に断面が小さくなった2つの断面縮小部の間に設けられた断面拡大部を有する。この断面拡大部が、断面拡大部の形状に対応したトレッドゴム1の磁石装着用孔50内の対応部分に嵌合されるように装着される。これにより、円筒形状の摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12は、磁石装着用孔50近傍のトレッドゴム1に強い力がかかっても、磁石装着用孔50から離脱し難くなっている。このとき、カバー部材52が磁石装着用孔50からより離脱し難くするために、トレッドゴム1とカバー部材52は、接着剤で固定されてもよい。
また、参照磁石12も、図8(a)〜(h)に示すカバー部材52内に固定されてもよい。この場合、図7に示すように、参照用磁石12と部材12Aを組み合わせて、カバー部材52に固定するとよい。
したがって、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12を磁石装着用孔50に装着するとき、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12それぞれと、摩耗計測用磁石10及び参照用磁石12それぞれの外周を覆うカバー部材52と、を一体化した組み合わせ体を、磁石装着用孔50に装着し、磁石装着用孔50内ではカバー部材52が、磁石装着用孔50の内壁と接触する構成であることが好ましい。
以上、本発明の空気入りタイヤ、タイヤ摩耗情報取得システム、及び空気入りタイヤの摩耗情報取得方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカスプライ
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 タイヤ空洞領域
9A バットレス部
9B 境界面
10 摩耗計測用磁石
12 参照用磁石
20,22 磁気センサ
30 取得装置
40 周方向主溝
42 ショルダーラグ溝
50 磁石装着用孔
52 カバー部材

Claims (17)

  1. トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤであって、
    前記トレッド部は、前記トレッド部のトレッドゴムの摩耗とともに摩耗することで磁束密度または磁界強度が低下する柱状の摩耗計測用磁石と、前記トレッドゴムの摩耗に伴って摩耗することがない位置に設けられた柱状の参照用磁石と、を備え、
    前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド部が地面と接するトレッド表面の側から、前記空気入りタイヤのタイヤ空洞領域の側に向かって延びるように延在し、
    前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端は、前記摩耗計測用磁石の前記トレッド表面側の端に比べて前記トレッド表面から遠い位置にある、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度を検知する摩耗計測用磁気センサと、前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度を検知する参照用磁気センサを備える、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記摩耗計測用磁気センサ及び前記参照用磁気センサは、前記タイヤ空洞領域に面するタイヤ内表面から、前記タイヤ空洞領域内に突出した非磁性材料で構成された突出部上に設けられている、請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド表面の側から、前記タイヤ空洞領域の側に向かって延びるが、前記空気入りタイヤのカーカスプライに至る前で終端し、
    前記摩耗計測用磁気センサ及び前記参照用磁気センサは、前記タイヤ空洞領域に面する前記空気入りタイヤの内表面に固定されて設けられている、請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記摩耗計測用磁石と前記参照用磁石は、タイヤ周方向の異なる位置で、タイヤ幅方向の同じ位置に設けられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記摩耗計測用磁石と前記参照用磁石との間のタイヤ周方向に沿った離間距離Wは、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石の延在方向のそれぞれの長さのうち長い方の長さLの2倍より大きい、請求項5に記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記空気入りタイヤの新品時の未摩耗のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら前記トレッドゴムが摩耗するときに、前記空気入りタイヤに設けられたウェアインジケータが露出を開始するトレッド表面のプロファイルラインである摩耗限界曲線に前記トレッド表面が達しても、前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端が前記トレッド表面に露出しないように、前記参照用磁石は配置されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  8. 前記トレッド部には、タイヤ周方向に延びる周方向主溝が設けられ、
    前記空気入りタイヤの新品時の未摩耗のトレッド表面のプロファイル形状を維持しながら、前記周方向主溝の溝深さが、新品時の未摩耗における前記周方向主溝の溝深さの50%の深さになるまで前記トレッド表面が摩耗する時のトレッド表面のプロファイルラインである摩耗限界曲線に前記トレッド表面が達しても、前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端が前記トレッド表面に露出しないように、前記参照用磁石は配置されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  9. 前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端から前記トレッド表面までの部分には、前記トレッドゴムと同じゴム材料で構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  10. 前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれは、前記空気入りタイヤのベルト層のタイヤ幅方向の外側を通過して前記空洞領域の側に延びている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  11. 前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッドゴムと同じゴム材料に磁石の粉末を含ませた構成のボンド磁石である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  12. 前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石それぞれの最大直径をDとし、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石それぞれの延在する長さをLとしたとき、比L/Dは、3〜15である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  13. 前記トレッド部は、前記トレッド部のパターンエンドからタイヤ幅方向内側に延びる複数のショルダーラグ溝がタイヤ周方向に離間して設けられ、
    前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、タイヤ周方向において前記ショルダーラグ溝の1つを少なくとも挟んで設けられ、
    前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれにタイヤ周方向に隣接する2つのショルダーラグ溝の間の距離をY0としたとき、前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石のそれぞれは、前記隣接する2つのショルダーラグ溝のそれぞれから、前記距離Y0の0.3倍〜0.7倍離れた位置に設けられる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  14. 請求項2〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤと、
    前記摩耗計測用磁気センサの検知信号と前記参照用磁気センサの検知信号から前記トレッドの摩耗情報を取得する取得装置と、を備え、
    前記摩耗計測用磁気センサの検知信号は、前記摩耗計測用磁石の摩耗、経時劣化及び熱劣化に起因した前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下を含む第1情報を含み、
    前記参照用磁気センサの検知信号は、前記参照用磁石の経時劣化及び熱劣化に起因した前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度の低下を含む第2情報を含み、
    前記取得装置は、前記第1情報と前記第2情報を用いて、前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下から前記摩耗計測用磁石の経時劣化及び熱劣化に起因した前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下を除去して、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出することにより、前記トレッドゴムの摩耗情報を取得する、ことを特徴とするタイヤ摩耗情報取得システム。
  15. 前記取得装置は、前記摩耗計測用磁気センサの検知信号を、前記参照用磁気センサの検知信号に定数を用いて四則演算を行った演算結果で割り算することにより、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出する、請求項14に記載のタイヤ摩耗情報取得システム。
  16. トレッド部の摩耗情報を取得するための磁石を備えた空気入りタイヤの摩耗情報取得方法であって、
    前記トレッド部は、前記トレッド部のトレッドゴムの摩耗ともに摩耗することで磁束密度または磁界強度が低下する柱状の摩耗計測用磁石と、前記トレッドゴムの摩耗に伴って摩耗することがない位置に設けられた柱状の参照用磁石と、を備え、
    前記摩耗計測用磁石及び前記参照用磁石は、前記トレッド部が地面と接するトレッド表面の側から、前記空気入りタイヤのタイヤ空洞領域の側に向かって延びるように延在し、
    前記参照用磁石の前記トレッド表面側の端は、前記摩耗計測用磁石の前記トレッド表面側の端に比べて前記トレッド表面から遠い位置にあり、
    前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度と前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度を継続的にあるいは断続的に計測するステップと、
    前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度の情報を参照することにより、前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の情報から、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出して、前記トレッドゴムの摩耗情報を取得するステップと、を有することを特徴とする空気入りタイヤの摩耗情報取得方法。
  17. 前記トレッドゴムの摩耗情報を取得するステップは、前記摩耗計測用磁石の磁束密度または磁界強度の情報を、前記参照用磁石の磁束密度または磁界強度の情報に定数を用いて四則演算を行った演算結果で割り算することにより、前記摩耗計測用磁石の摩耗に起因した磁束密度または磁界強度の低下の情報を抽出する、請求項16に記載の空気入りタイヤの摩耗情報取得方法。
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